例析反應(yīng)熱的計(jì)算

姚建華 黎高

一、比例法

根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH的絕對值成正比求算。

例1 0.3 mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出649.5 kJ熱量，寫出其熱化學(xué)方程式。

解析 寫出熱化學(xué)方程式并配平：B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（l） ΔH=-x kJ·mol-1。列出等式：1∶x=0.3∶649.5，則x=2165 kJ。

答案 B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（l） ΔH=-2165 kJ·mol-1

二、公式法

1. 利用化學(xué)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱

公式：ΔH=ΣE（反應(yīng)物鍵能之和）-ΣE（生成物鍵能之和），即反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物鍵能總和之差。

例2 假如N2與水可以發(fā)生反應(yīng)：2N2+6H2O=4NH3+3O2，斷裂1 mol化學(xué)鍵所需的能量見下表：

[共價(jià)鍵＼&H—N＼&H—O＼&N≡N＼&O=O＼&斷裂1 mol化學(xué)鍵

所需能量/kJ·mol-1＼&393＼&460＼&941＼&499＼&]

常溫下，N2與H2O反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為 。

解析 ΔH=（460 kJ·mol-1×12+941 kJ·mol-1×2）-（499 kJ·mol-1×3+393 kJ·mol-1×12）=+1189 kJ·mol-1。

答案 2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g） ΔH=+1189 kJ·mol-1

2. 由反應(yīng)物和生成物的總能量計(jì)算反應(yīng)熱

公式：ΔH=E（生成物具有的總能量）-E（反應(yīng)物具有的總能量）。

例3 紅磷P（s）和Cl2發(fā)生反應(yīng)生成PCl3和PCl5，反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示（圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù)）。

[反應(yīng)過程][能量][反應(yīng)物總能量][中間產(chǎn)物總能量][最終產(chǎn)物總能量][Cl2（g），P（s）][PCl5（g）][PCl3（g），Cl2（g）] [ΔH=-93 kJ·mol-1] [ΔH=-306 kJ·mol-1]

根據(jù)上圖回答下列問題：

（1）P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式 ；

（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式 。

答案 （1）2P（s）+3Cl2（g） =2PCl3（g） ΔH=-612 kJ·mol-1 （2） PCl5（g） =PCl3（g）+Cl2（g） ΔH=+93 kJ·mol-1

三、定義法

也稱定“1”法，根據(jù)燃燒熱或中和熱的定義求算。

例4 含11.2 g KOH的稀溶液與1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反應(yīng)放出11.46 kJ的熱量，該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式正確的是（ ）

A. KOH（aq）+[12]H2SO4（aq）=[12]K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

B. 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

C. 2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）

ΔH=-11.46 kJ·mol-1

D. KOH（aq）+[12]H2SO4（aq）=[12]K2SO4（aq）+H2O（l）

ΔH=-57.3 kJ·mol-1

解析 根據(jù)中和熱的定義：在稀溶液中，酸和堿反應(yīng)生成“1 mol水”時(shí)的反應(yīng)熱。n（KOH）=0.2 mol，則1 mol KOH發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)放熱[11.46 kJ0.2 mol]×1 mol。

答案 D

四、十字交叉法

例5 已知：A（g）+B（g）=C（g） ΔH1；D（g）+B（g）=E（g） ΔH2，且ΔH1小于ΔH2，若A和D的混合氣體1 mol完全與B反應(yīng)，反應(yīng)熱為ΔH3，則A和D的物質(zhì)的量之比為（ ）

A. [ΔH3-ΔH2ΔH3-ΔH1] B. [ΔH2-ΔH3ΔH3-ΔH1]

C. [ΔH2-ΔH3ΔH1-ΔH3] D. [ΔH3-ΔH2ΔH2-ΔH3]

解析 由題意可知，1 mol A與B完全反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH1，1 mol D與B完全反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH2，而1 mol A和D的混合氣體完全與B反應(yīng)，反應(yīng)熱為ΔH3，運(yùn)用十字交叉法：

[ΔH1][ΔH2][（ΔH2-ΔH3）][（ΔH3-ΔH1）] [ΔH3][A][D]

熱量的差值之比，即A和D的物質(zhì)的量之比。

答案 B

五、平衡移動(dòng)法

例6 已知298K時(shí)，2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g） ΔH=-197 kJ·mol-1，在相同溫度下，向密閉容器甲中通入2 mol SO2和1 mol O2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q1，向另一體積相同的密閉容器乙中通入1 mol SO2和1 mol O2，達(dá)到平衡時(shí)放出的熱量Q2，則下列關(guān)系式正確的是（ ）

A. 2Q2=Q1 B. 2Q2

C. Q2

解析 SO2和O2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不可能進(jìn)行到底，因此，甲容器反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)放出熱量Q1<197 kJ，而乙容器在O2的量不變，SO2的量減少一半的情況下，平衡正向進(jìn)行的趨勢減小，因此Q2

答案 C

六、整合法

利用蓋斯定律，對若干個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行整合求算。

例7 已知下列熱化學(xué)方程式： 2H2O（l）=2H2（g）+O2（g） ΔH=+571.6 kJ·mol-1；2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH=-483.6 kJ·mol-1。當(dāng)1 g液態(tài)水變成氣態(tài)水時(shí)，其熱量變化為（ ）

①放出 ②吸收 ③2.44 kJ ④4.88 kJ

A. ①④ B. ①③ C. ②④ D. ②③

解析 依據(jù)蓋斯定律，化學(xué)反應(yīng)不論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的，將兩個(gè)熱化學(xué)方程式合并，寫出液態(tài)水和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：H2O（l）=H2O（g） ΔH=+44 kJ·mol-1。則1 g水由液態(tài)變成氣態(tài)時(shí)熱量變化為44×[118]=2.44 kJ。

答案 D

七、拆分法

例8 根據(jù)熱化學(xué)方程式（在101 kPa時(shí)）：S（s）+O2（g）=SO2（g） ΔH=-297.23 kJ·mol-1，下列說法中不正確的是（ ）

A. S的燃燒熱為297.23 kJ·mol-1

B. S（g）+O2（g）=SO2（g）放出熱量大于297.23 kJ

C. S（g）+O2（g）=SO2（g）放出熱量小于297.23 kJ

D. 形成1 mol SO2的化學(xué)鍵所釋放的總能量大于斷裂1 mol S（s）和1 mol O2（g）的化學(xué)鍵所吸收的總能量

解析 根據(jù)題給燃燒熱的熱化學(xué)方程式可知A、D項(xiàng)正確。若想確定B項(xiàng)與C項(xiàng)，需將題設(shè)熱化學(xué)方程式拆分為：S（s）=S（g） ΔH1> 0；S（g）+O2（g）=SO2（g） ΔH2 < 0；ΔH1+ΔH2=-297.23 kJ·mol-1 ΔH2=-297.23 kJ·mol-1-ΔH1 <-297.23 kJ·mol-1，即放出熱量的數(shù)值大于297.23 kJ。

答案 C

八、直接法

例10 100 g C不完全燃燒所得氣體中，CO占[13]體積，CO2占[23]體積且C（s）+[12]O2（g）=CO（g） ΔH=-110.35 kJ·mol-1；CO（g）+[12]O2（g）=CO2（g） ΔH=-282.5 kJ·mol-1。與這些碳完全燃燒相比，損失的熱量是（ ）

A. 392.92 kJ B. 2489.4 kJ

C. 784.72 kJ D. 3274.3 kJ

解析 由題意可知，由于氣體中CO未完全燃燒造成熱量的損失，則此CO完全燃燒時(shí)釋放的熱量即為損失的熱量。

答案 C